Ширину полюсного наконечника bp, мм, определяют по конструктивному коэффициенту полюсного перекрытия a=0,68-h0,73:

bp = ах. (8.34)

Расчетная длина сердечника полюса, мм,

m=L+U (8-35)

где 1т - длина полюса, мм; 1щ - толщина щеки, мм (см. рис. 8.13), мм.

Длину полюса (полюсного наконечника) 1т принимают равной длине сердечника статора h или на 10-20 мм меньше.

Предварительное значение высоты полюса hm, мм, определяют по одной из приведенных ниже формул:

машины мощностью до 100 кВт

(0,30-0,35) А

(йр + б);

(8.36)

машины 10-15-го габаритов:при 2р-. =4 и 6

iOO 200 300 4 00 600г,т

Рис. 8.14. Рекомендуемые значения высоты полюсного наконечника hp-.

- с пусковой клеткой; 2 - без нее

= (0,45-0,55) Ьр;

при 2р8

10,56+ 80; машины 16-20-го габаритов 16-f 33,5>/т.

(8.37) (8.38)

(8.39)

Размеры обода - длину /об и высоту ho6 - определяют следующим образом. Длина обода, мм,

1об-1т + 1- (8-40)

Предварительно Д/=50-ь100 мм. После расчета полюсной катушки длина обода уточняется и принимается равной наружному размеру катушки по продольной оси машины (см. рис. 8.13). Высота обода, мм,

206 об

(8.41)

где Boб==l,0-1,3 Тл - допускаемая магнитная индукция в ободе.

Пусковую (успокоительную) обмотку располагают в продольных пазах полюсных наконечников. Стержни каждого полюса с двух сторон соединяют короткозамыкающими сегментами. Сегменты соседних полюсов соединяют друг с другом так, чтобы образовались короткозамыкающие кольца (рис. 8.15).

Назначение пусковой обмотки состоит в ослаблении качаний ротора в переходных режимах синхронной машины. В синхронных двигателях эта обмотка к тому же обеспечивает асинхронный

пуск двигателя. Поэтому применительно к синхронным двигателям, указанную обмотку называют пусковой. Кроме перечисленных функций пусковая обмотка способствует подавлению высших пространственных гармоник поля, обусловленных зубчатостью сердечника статора. Это ведет к снижению добавочных потерь и улучшает форму ЭДС обмотки статора.

Количество стержней пусковой обмотки на одном полюсе N2= =5-10. Стержни обычно имеют круглое сечение, выполняются из

Рис. 8.15. Пусковая (успокоительная) обмотка:

/ - стержень; 2 - короткозамыкающий сегмент

меди, а в некоторых случаях для получения повышенного пускового момента - из латуни. Возможна и комбинация: крайние стержни делают латунными, а средние - медными.

Площадь поперечного сечения стержня клетки, мм,

qkn.iAJNA, (8.42)

где Ai - плотность тока в обмотке статора, А/шш [см. (8.18)].

Коэффициент ku.k для синхронных генераторов принимают равным fen,K= (0,15-0,25) -10-3, а для синхронных двигателей йп,к = = (0,250,35). 10-3.

Диаметр стержня пусковой (успокоительной) клетки, мм,

d, l,13K<72.

(8.43)

Полученное по (8.43) значение округляют до 0,5 мм. Затем уточняют площадь поперечного сечения стержня, мм,

<72 = ndpi. (8.44)

Длина стержня, мм,

/ = /р +(0.20,4) т, (8.45)

где 1р - длина полюсного наконечника, мм.

Зубцовый шаг на полюсном наконечнике, мм,

t = {bj,-d,-2e)l{N-\), (8.46)

где е -расстояние от края полюсного наконечника до первого паза, обычно e=3-10 мм (рис. 8.13).

В целях уменьшения добавочных потерь в синхронных двигателях и исключения прилипания ротора к сердечнику статора зубцовый шаг 2 и число стержней выбирают такими, чтобы соблюдались условия

к>Шъ (Л2-1)[1-(Ш1> 0,75. (8.47)

Диаметр полузакрытых круглых пазов на полюсном наконечнике, мм,

па = 2+Дпр. (8.48)

где Дпр=0,2 мм - припуск на штамповку и укладку стержней в пазы.

Ширина шлица паза йш2=3-=-4 мм, а высота шлица паза Нш2 = =2-f-3 мм.

Короткозамыкающие сегменты выполняют из медных шин (см. приложение П.1) сечением к, равным приблизительно половине сумммарного сечения стержней одного полюса, мм,

9K = aK&K 0,5iv2 92, (8.49)

при этом толщина шины йк должна быть не менее 22/3.

8.6. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитодвижущую силу обмотки возбуждения fbo, необходимую для создания в машине требуемого магнитного потока Ф в режиме холостого хода, определяют из расчета магнитной цепи. Требуемое значение магнитного потока в воздушном зазоре, Вб,

где £10 - ЭДС фазы обмотки статора в режиме холостого хода, равная номинальному напряжению £io=ihom; кв - уточненное значение коэффициента формы поля, определяют по рис. 8.16 в зависимости от конструктивного коэффициента полюсного перекрытия а, принятого при расчете ширины полюсного наконечника йр, см (8.34).

Затем уточняют максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл,

Вб=Фтщх1г, (8.51)

где ai - коэффициент полюсного перекрытия, определяемый по рис. 8.16.В зависимости от а.

Расчет магнитной цепи ведут на пару полюсов. В принципе этот расчет не отличается от расчета магнитной цепи асинхронного двигателя (см. § 5.7) и состоит в определении магнитного напряжения

отдельных участков магнитной цепи. В явнополюсной синхронной машине различают следующие участки магнитной цепи (рис. 8.17): воздушный зазор б, зубцовый слой статора hzi, спинку статора Ьси зубцовый слой ротора Azz. полюс ротора hm, обод ротора Lo6, стык между полюсом и ободом /гоб.

Магнитное напряжение воздушного зазора, А, определяют по (5.152), предварительно рассчитав коэффициент воздушного зазора 5 =feei ku2. Коэффициент воздушного зазора для статора feei и ротора кб2 определяют по формулам

/1-6п1+ Юбер

-flOficp

2 -6ш2+106ср

(8.52) , (8.53)

i,22

i,ie

1,10

1,06

0,74

- 0,вв

- 0,58

- 0,5

В этих выражениях ti и /2 - зубцовые деления статора и ротора; b i - ширина паза статора [при полузакрытых пазах вместо b i в (8.52) следует подставить Ьш1 - ширину шлица паза статора], мм; Ьш2 - ширина шлица паза ротора (см. рис. 8.15), мм; бср - среднее значение воздушного зазора по (8.31), мм.

Магнитное напряжение зубцового слоя статора, А, определяют по (5.156). В новых разработках явнополюсных синхронных машин для изготовления сердечника статора следует применять холоднокатаные изотропные стали марок 2013, 2312, а для машин большой мощности--2411. При расчете магнитной индукции в зубце статора Bz\ и определении напряженности поля Hzl следует руковод-

Рис. 8.16. Зависимость а,- и кв от а: а - при равномерном зазоре; б - при неравномерном зазоре (в, дз(./6=1,5)

1,22 0,82

1,18 - 0,74

1,14 - 0,66

1,10 - 0,58

1,06- 0,5

0,7 0,75 а

ствова*ься указаниями § 5.7. Но при этом необходимо иметь в виду следующее: при Szil,9 Тл напряженность Hz\ определяют по основной таблице намагничивания для соответствующей марки стали (ем. приложение П.2), а при £zi>l,9 Тл для определения Hzi следует воспользоваться кривыми намагничивания для зубцов (см. рис. П.2.3 или П.2.4), предварительно рассчитав коэффициент кпи учитывающий ответвление части магнитного потока в паз.

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора, А, определяют по (5.186), при этом высота зубца на полюсном наконечнике ротора (см. рис. 8.15) равна

hz2 = d 2 + йшг- (8.54)

Напряженность поля в зубцах Н2 определяют по магнитной индукции 622(1/3), Тл, для расчетного сечения, расположенного на высоте 7322 от поверхности полюсного наконечника:

z2(l/3) =

*z2(l/3) m 02

(8.55)

Рис. 8.17. Расчетный участок магнитной цени явнополюсной синхронной машины

0,8 1,2 Ifi Ва,и

Рис. 8.18. Зависимость Вех

где bz2(\ 1ъ) - ширина зубца ротора на расстоянии /з hz2 от поверхности полюсного наконечника, мм:

z2(l/3)

Pi-26-(2/3) ft . Q 9 ,

(8.56)

При определении напряженности поля следует пользоваться основной таблицей намагничивания приложения П.2 для соответствующей марки стали.

Магнитное напряжение спинки статора, А,

/=ci = l Lci-10-3, (8.57)

где S - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение магнитной индукции в спинке статора вдоль магнитной линии (рис.

8.18); Lai - средняя длина магнитной линии в спинке статора, мм:

La = (K/2p)(Di,-U. (8-58)

Напряженность поля в спинке статора Ясх определяют по магнитной индукции Sol см. (5.189) и основной таблице намагничивания.

Коэффициент магнитного насыщения сердечника статора и зубцового слоя ротора

Магнитное напряжение полюса, А,

Р = Я (Й, +ftp). 10-3.

(8.59) (8.60) (8.61)

где Ящ - напряженность поля у основания полюса, А/м.

Напряженность поля Нт определяют по магнитной индукции в основании полюса, Тл,

Фап.-10 (8 62)

m *т ст

где Im -расчетная длина сердечника полюса (8.35), мм; Ьт-щи-рина сердечника полюса, мм; fecm - коэффициент заполнения сердечника полюса сталью.

Коэффициент рассеяния полюсов ротора можно определить из выражения

(8.63)

Магнитное напряжение обода ротора, А,

/= 06 = 06106-10-3, (8.64) где Lot - длина магнитной линии в ободе, мм:

Lo6 = ( /2p)[Di-26-2(ft + /ip)-fto6l; (8.65)

Яоб - напряженность магнитного поля в ободе, А/м; определяется по магнитной индукции в ободе, Тл,

06 =

2/об Лоб ст

(8.66)

и таблице намагничивания (см. приложение П.2). В машинах средней и большой мощности значение Fo6 невелико и его можно не учитывать.

Магнитное напряжение стыка между полюсом и ободом, А, определяют по приближенной формуле

F 6 250B , (8.67)

где Вт-магнитная индукция в основании полюса, Тл (8.62).